人工神經網絡是目前國際上迅速發(fā)展的前沿交叉學科。它是模擬生物神經結構的新型計算機系統(tǒng),具有廣泛的應用前景。
人工神經網絡能夠把不確定的、非結構化的信息以及圖像進行識別、處理,非常適合水質信息檢測。
《人工神經網絡及其在水質信息檢測中的應用》針對具有應用前景且被廣泛關注的神經網絡領域,簡要介紹了人工神經網絡在水質信息檢測中的應用背景,詳細介紹了人工神經網絡基礎知識、在水質信息檢測中常用的算法,最后以大量的應用示例,說明人工神經網絡在水質信息檢測中的應用。
《人工神經網絡及其在水質信息檢測中的應用》可作為人工神經網絡原理、神經網絡應用及環(huán)境信息學等課程的參考書,對神經網絡領域的教師、研究生、高年級本科生都有重要的參考價值,對環(huán)境信息領域的科研人員也有重要的借鑒作用。
第一章 人工神經網絡概論
1.1 人工神經網絡發(fā)展概況及其特點
1.2 人工神經網絡在水質信息檢測中的應用背景及其意義
1.3 河流水流模型研究進展及存在問題
1.3.1 國內外水質模型發(fā)展階段
1.3.2 現(xiàn)有水質模型存在的問題
1.3.3 水環(huán)境模擬中的不確定性
1.4 神經網絡在水質評價中的應用研究
1.4.1 水質評價基本方法
1.4.2 人工神經網絡用于地表水環(huán)境質量評價
1.4.3 神經網絡在水質模擬中的應用研究
1.5 神經網絡與水質模擬及水質評價結合的優(yōu)勢
1.6 人工神經網絡在水質信息檢測處理中的應用前景
第二章 人工神經網絡基礎知識
2.1 人工神經網絡概述
2.1.1 生物神經元網絡的基本原理
2.1.2 人工神經網絡的基本原理
2.1.3 人工神經網絡模型
2.2 神經元網絡的學習過程
2.3 神經元網絡的學習規(guī)則
2.3.1 Hebb學習規(guī)則
2.3.2 感知機(Perceptron)學習規(guī)則
2.3.3 Delta學習規(guī)則
2.4 神經元網絡的工作過程
第三章 在水質信息檢測中常用的算法
3.1 人工神經網絡的訓練(學習)
3.2 幾種常用的人工神經網絡算法
3.2.1 誤差反傳訓練算法(Back Propagation,BP)
3.2.2 RBF徑向基函數(shù)神經網絡
3.3 RBF和BP神經網絡的比較
第四章 人工神經網絡在水質信息檢測中的應用
4.1 不同學習算法對BP網絡性能影響的研究
4.1.1 BP網絡的學習算法
4.1.2 水質預測BP網絡的建立
4.2 用最佳學習算法預測黃河水DO濃度
4.2.1 時間序列建模方法
4.2.2 樣本選取及數(shù)據(jù)預處理
4.2.3 交互檢驗訓練法
4.2.4 優(yōu)化與預測
4.2.5 結果與討論
4.2.6 結論
4.3 BP網絡用于黃河水質的預測研究
4.3.1 時間序列建模方法及算法
4.3.2 樣本選取及網絡訓練方法
4.3.3 結果與討論
4.3.4 結論
4.4 用于黃河水質綜合評價的人工神經網絡模型的研究
4.4.1 建立計算模型及訓練樣本
4.4.2 網絡參數(shù)的確立
4.4.3 應用實例
4.4.4 結論
4.5 應用人工神經網絡對黃河甘肅段水質進行分類評價
……
第五章 其他方法在水質檢測中的應用
參考文獻
1.6 人工神經網絡在水質信息檢測
處理中的應用前景
第一,改進現(xiàn)有的BP人工神經網絡模型,構造適合于水環(huán)境系統(tǒng)的更優(yōu)BP模型。BP網絡雖然在某些方面(如水質評價)顯示出獨特的優(yōu)越性和廣泛的推廣性,但這些優(yōu)點主要取決于它的學習樣本均是國家行業(yè)標準,具有很強的代表性和規(guī)范性。當水環(huán)境系統(tǒng)的樣本序列與實際序列存在較大差異或學習樣本不足以使人工神經網絡充分學習時,所訓練出的BP網絡性能會變得很差,這可能也是某些有關這方面的研究開展不下去的主要原因之一,但這是表面現(xiàn)象,其實質仍是BP網絡的性能與樣本特征、傳遞函數(shù)、學習算法及網絡結構之間的關系沒調整好,如改進算法對提高網絡的學習速度、增加收斂度和穩(wěn)定性都有明顯效果。筆者在實驗室采用動量法和學習率自適應法兩種算法研究表明,動量法可降低網絡對于誤差曲面局部細節(jié)的敏感性,有效地抑制網絡陷入局部極。蛔赃m應調整學習率法大大減少了學習次數(shù),而且對學習樣本欠佳的序列,傳統(tǒng)的BP算法很難擬合,自適應學習率法卻可以得到較滿意的結果。
第二,眾所周知,BP網絡用于函數(shù)逼近時,權值的調節(jié)采用的是負梯度下降法,這種調節(jié)權值的方法有它的局限性,即存在著收斂速度慢和局部極小等缺點。在今后的研究中,應積極開展人工神經網絡的其他模型的研究,充分挖掘人工神經網絡在水環(huán)境應用中的巨大潛力和優(yōu)勢。如徑向基函數(shù)網絡在逼近能力、分類識別和學習速度等方面均優(yōu)于BP網絡,自組織競爭人工神經網絡是一種以無教師示教的方式進行訓練,具有自組織功能的神經網絡,它的自組織自適應的學習能力能夠進一步拓寬神經網絡在水資源環(huán)境中進行識別和分類方面的應用。
……